Вогнетриви
ВСТУП
Вогнетривами називаються матеріали, що
використовуються для спорудження та футеровки печей, топок та апаратів, що
працюють за умов високотемпературного нагріву (вище 1000°С). Комплекс вимог до
вогнетривів відрізняється від вимог до звичайних будівельних матеріалів і
характеризує їх здатність до використання в якості конструкційних матеріалів,
що працюють в за умов високих температур (1000 - 1800 °С та вище) та не
розплавляються.
Теплоізоляційними називаються будівельні
матеріали, які мають малу теплопровідність внаслідок їх високої пористості -
основної та загальної особливості всіх теплоізоляційних матеріалів, яка
визначає їх основні властивості.
Вогнетриви поділяються в залежності від ступеня
вогнетривкості на три класи:
вогнетривкі - вогнетривкістю від 1580°С до
1770°С включно;
високовогнетривкі - від 1770°С до 2000°С
включно;
високої вогнетривкості - вище 2000 °С.
В залежності від фізико-хімічних властивостей
вихідної сировини поділяються на 8 основних груп, які, в свою чергу,
поділяються на 18 типів (табл. 1) [1].
Кожен із перерахованих типів об’єднує вогнетриви з певним хіміко-мінералогічним
складом та властивостями.
Висока пористість теплоізоляційних матеріалів -
головна та загальна особливість будови теплоізоляційних матеріалів, яка
визначає їх властивості. За характером макроструктури та способу виробництва
теплоізоляційні матеріали можуть бути чарунковими, зернистими, волокнистими,
пластинчатими або змішаними.
ВОГНЕТРИВИ
Таблиця 1 - Класифікація вогнетривів
Група
вогне-тривів
|
І
Кремнеземісті
|
ІІ
Алюмосилікатні
|
ІІІ
Магнезіальні
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Тип
|
Динасові
|
Кварцеві
|
Напівкислі
|
Шамотні
|
Високо-глиноземісті
|
Магнезітові
периклазові
|
Доломітові
|
Форстеритові
|
Шпінельні
|
ІV
Хромисті
|
VВуглеродисті
|
VІ
Цирконисті
|
VІІОкисні
|
VІІІ
Карбоідні, нітридні
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
Хромисті
|
Хроммагнезитові
|
Графітові
|
Коксові
|
Цирконові
|
Цирконієві
|
Окисні
спеціальні
|
Карборундові
|
Інші
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Області застосування деяких вогнетривів наведено
у таблиці 2.
Таблиця 2 - Області застосування вогнетривів
Галузь
|
Область
застосування
|
Вогнетрив
|
1
|
2
|
3
|
Чорна
металургія
|
Виробництво
чавуну
|
футеровка
доменних печей, повітронагрівачів (каупери)
|
шамот
|
|
кладка
лещаді, шахт доменних печей, куполів
|
високоглиноземісті
алюмосилікатні
|
|
повітронагрівачів
доменних печей
|
алюмосилікатні
напівкислі
|
1
|
2
|
3
|
|
конвертор
з кисневим продувом
|
доломіт
|
|
жолоби
для розплавленого чавуну
|
графіто-шамотна
маса
|
Сталеплавильна
|
кладка
елементів мартенівських печей, вироби для розливу сталі
|
шамот
|
|
вагранки,
обертові печі
|
шамотні,
багатошамотні
|
|
кладка
ванн мартенівських печей, футеровка днищ сталерозливних ковшів
|
алюмосилікатні
високоглиноземісті
|
|
кладка
мартенівських печей, зведень мартенівських печей, коксових печей
|
динасові
|
|
-
кладка зведень мартенівських печей - кладка подин -«- - кладка стін електросталеплавильних
печей
|
шпинельні:
- магнезітохромитові - магнезитові - хроммагнезітові
|
|
заправка
стін та відкосів мартенівських та електро-сталеплавильних печей
|
доломітові
|
|
кладка
стін мартенівських та електросталеплавильних печей
|
магнезіто-доломітові
водостійкі
|
|
печі
для нагрівання - подина, зведення стін електросталеплавильних печей,кладка
насадок повітронагрівача
|
Форстеритові
(замість динасу та шамоту)
|
|
стопорні
пристрої для розливу сталі
|
графіто-шамотна
маса
|
|
високотемпературні
рекуператори, пробки, стакани, муфелі
|
карборундові
|
Кольорова
металургія
|
Нікель,
мідь
|
електропечі
для плавки анодного нікелю, мідеплавильні
|
смолодоломітові
|
|
патрубки,
стопори для литва
|
карборундові
|
Алюміній
|
катод,
анод
|
вуглецеві
|
цинк
(пірометалургійний спосіб), дистиляція, рафінація металів
|
|
карборундові
|
Енергетика
|
|
котли
з рідким шлаковидаленням
|
карборундові
|
Вогнетриви шамотні (алюмосиликатні)
Область застосування:
Цегла марок ША і ШБ - загального призначення;
Цегла марок ШПД-39, ШПД-41, ШПД-43 (цегла доменна) - для кладки домених печей;
Цегла марок ШКУ-32, ШКУ-37, ШКУ-39 (цегла ківшева) - для футеровки
сталерозливних ковшів; Цегла марок ШАВ, ШАВ-33, ШБВ-30 (цегла ваграночна) - для
футеровки вагранок;
Цегла марок ШСП-32 (стопорні трубки, пробки та
стакани) - для розливу сталі із ковша;
Цегла марок ШГСП (пробки і стакани
шамотно-графітові) - для розливу сталі із ковша.
Шамотні вогнетриви марки: ШЛ - 0,4 ШЛ -0,9 ШЛ-
1,0. Ефективний вогнетрив при футеровці теплових агрегатів [2].
Фізико-хімічні властивості наведені у таблиці 3.
Шамотні вогнетриви марки ШТЛ-0,6. Використання:
ефективний теплоізоляційний вогнетрив при футеровці теплових агрегатів,
різноманітних печей, вуглецьвміщуючих середовищах. Властивості наведені у
таблиці 4 та додатку А.
Таблиця 3 - Фізико-хімічні властивості шамотних
вогнетривів [3]
Назва
показника
|
ШЛ-0,4
|
ШЛ-0,9
|
ШЛ-1,0
|
Удавана
густина, г/см3
|
0,4
|
0,9
|
1,0
|
Температура
застосування, °С
|
1150
|
1270
|
Межа
міцності на стискання, Н/мм2(МПа)
|
1,0
|
2,5
|
2,5
|
Теплопровідність,
Вт/(м∙К)
|
|
|
|
-
при (350 ± 25) °С
|
0,20
|
0,40
|
0,40
|
-
при (650 ± 25) °С
|
0,25
|
0,50
|
0,50
|
Таблиця 4 - Фізико-хімічні властивості шамотних
вогнетривів
Назва
показника
|
ШТЛ-0,6
|
Удавана
густина, г/см3
|
0,6
|
Вміст,
%
|
-
|
AI2O3,
не менше
|
1,6
|
Fe2O3,
не менше
|
|
Температура
застосування,°С
|
1150
|
Межа
міцності на стискання Н/мм2 (МПа)
|
2,5
|
Теплопровідність,
Вт/(м∙К)
|
|
-
при (350 ± 25) °С
|
0,25
|
-
при (650 ± 25) °С
|
0,30
|
Характеристики піношамотних легких виробів,
виробництва ВАТ «Боровичский комбинат огнеупоров», в таблиці 5 [3].
Таблиця 5 - Показники властивостей піношамотних
виробів
Назва
показника
|
ШЛ-0,4
|
ШЛ-0,6
|
ШЛ-0,8
|
Удавана
густина, г/см3
|
0,36
|
0,54
|
0,77
|
Межа
міцності на стискання, МПа
|
2,1
|
2,8
|
10,3
|
Дод.
усадка, % при випалі при температурі
|
0,1
при 1150 °С
|
0,5
при 1150 °С
|
0,3
при 1300 °С
|
Коефіцієнт
теплопровідності, Вт/(м×К) при температурі (320 ± 25)
°С (650 ± 25) °С
|
0,16
0,19
|
0,22
0,28
|
0,28
0,35
|
Вогнетривкі динасові вироби
Призначення:
ДМ - для кладки мартенівських печей та інших
теплових агрегатів,
ДН - для кладки нагріваючих печей та інших теплових
агрегатів,
ДВ - для кладки насадок, стін, куполів, верха
камери горіння, штуцерів та повітряпроводів горячего дуття,
ДЛ - 1,2 для теплоізоляції теплових агрегатів
при температурі використання до 15500С [5].
Виробник: ВАТ «Первоуральский динасовый комбинат»,
ВАТ «Красногоровский огнеупорный завод», ВАТ «Красноармейский динасовый завод»,
властивості наведені у таблиці 6.
Таблиця 6 - Показники властивостей динасових
виробів
Показник
|
Загального
призначення
|
Повітронагрівачі
доменних печей
|
Легкі
|
|
ДМ
|
ДН
|
ДВ
|
ДЛ-1,2
|
Масова
частка, % SiO2, не менше
|
94
|
94
|
93
|
91
|
Fe2O3
, не менше
|
-
-
|
-
|
2
|
-
|
Вогнетривкість,
0С не нижче
|
1710
|
1690
|
1690
|
-
|
Температура
початку розм’ягчення, 0С, не нижче
|
1650
|
1610
|
1620
|
-
|
Пористість відкрита, %не більше
|
23
|
25
|
24
|
-
|
Межа міцності на стискання, Н/мм2 (МПа)
|
22,5
|
17,5
|
27,5
|
5
|
Густина удавана, г/см3
|
-
|
-
|
2,37
|
1,2
|
Густина дійсна, г/см3
|
-
|
-
|
-
|
2,39
|
Теплопровідність, Вт/(м.К), при середній
температурі: (350 ± 25)0С, не більше (650 ± 25) 0С, не більше
|
-
|
-
|
-
|
0,60 0,70
|
Теплопровідність динасу за умов
високих температур визначається за формулою [1]
(1)
де П - пористість динасу, %.
Цегла пінодіатомітова
теплоізоляційна КПД-400, виробництво ВАТ «Диатомовый комбинат».
Область застосування:
призначена для теплової
ізоляції промислового устаткування (електролізних ванн, плавильних печей,
казанів, трубопроводів і т.п.) при температурі поверхні, що ізолюється до
+900°С;
цегла відноситься до групи
негорючих матеріалів і може бути використана для протипожежного захисту
сталевих, залізобетонних і дерев'яних конструкцій;
у житловому й цивільному
будівництві. Хіміко-фізичні показники наведені у таблиці 7.
Таблиця 7 - Хіміко-фізичні показники
цегли пінодіатомітової теплоізоляційної КПД-400
Найменування
|
Показник
|
1
|
2
|
Геометричні розміри (механічна обробка по
шести гранях), мм´мм´мм
|
246х122х64(±0,5 мм) 250х123х65(±0,5 мм)
|
Густина, кг/м3
|
465
|
Теплопровідність, Вт/(м ∙ К)не більше
при (200 ±3)°С при (400 ±5)°С при (600 ±5)°С
|
0,121 0,138 0,156
|
Межа міцності при стиску, МПа не менш
|
1,1
|
Лінійна температурна усадка при температурі
900°С, %, не більше
|
1,5
|
Максимальна температура застосування,°С
|
900
|
Хімічний склад діатоміту Оксид кремнію, SiO2
Оксид титану, TiO2 Оксид заліза, Fe2O3 Оксид алюмінію, Al2O3 Оксид магнію,
MgO Оксид кальцію, CaO
|
81,78 0,27 2,48 5,48 0,78 0,3
|
Оксид натрію, Na2O3 Оксид калію, K2O Оксид
сірки, SO3 Оксид марганцю, MnO Оксид фосфору, P2O5 Втрати при прожарюванні
1000°С, %
|
0,18 1,25 0,21 0,01 0,03 7,23
|
Вироби вогнетривких легковагові та
ультралегковагові різних видів марок ШЛ-0,4; ШЛ-1,0; ШЛ-1,3; ШКЛ-1,3.
Область застосування:
Для теплоізоляції термо - і
електропечей, випалювальних печей будівельних матеріалів, печей металургійної й
коксохімічної продукції;
теплообмінних апаратів, випарних
агрегатів, підігрівників;
газових печей, котлоагрегатів всіх
конструкцій;
паропроводів.
Виробництво: ВАТ «Запорожогнеупор»,
ВАТ«Часов - Ярский огнеупорный комбинат», ДП Михайловское производство
огнеупоров».
Магнезіальні вироби
Виробництво - ВАТ «Запорожогнеупор»,
ВАТ«Пантелеймоновский огнеупорный завод».
Область застосування:
Марка ХП-1, ХП-2, ХП-3, ХП-4, ХП-5:
для кладки металургійних і різних
високотемпературних теплових агрегатів;
термостійкі для футеровки
конвертерів, відбивних печей і інших теплових агрегатів у металургії , для
футеровки конвертерів кисневої продувки.
Марка П-88, П-89, П-90, П-91:
для кладки подин, укосів і стін
мартенівських, електросталеплавильних і інших високотемпературних печей;
для розливання штейну в кольоровій
металургії (втулки);
стопорні для розливання стали з
ковша (склянки, вкладиші);
для шиберних затворів
сталерозливочних ковшів (склянки, склянки - колектори, гніздової цегла);
для сталевипускаючого отвору
конвертерів і мартенівських печей.
Марка ПХСП, ПХСУТ, ПХСУ, ПХСС
для кладки зводів сталевиплавних
печей;
Марка ХПКК
для
конвертеров кисневої продувки;
Марка ПХКП, ПХКУ, ПХКС
для
футеровки сталеплавильних конвертеров;
Марка ПБС-88, ФБС, ФС
для
шиберних затворів сталерозливочних ковшів (безвипальні и випальні).
Марка ПБГ, ФБГ
для
гніздових вузлів шиберних
затворів.
Марка ПБСП, ФБСП для розливки сталі
із ковша.
Марка ХПТ и ХПТУ (ущільнені) для
футеровки агрегатів кольорової металургії.
Мулітові, мулітокорундові і
корундові вироби
Виробництво - ВАТ «Запорожогнеупор».
Область застосування :
МКВ-72 (мулітокорундовий) для кладки
повітронагрівачів і повітропроводів гарячого дуття доменних печей;
МКС-72 (корундовий
високоглиноземистий)
для кладки різноманітних теплових
агрегатів;
МККС-72 (мулітовий и
мулітокорундовий) для футеровки сталерозливних ковшів.
Вуглецеві вироби
Маса холоднонабивна теплопровідна
(ТУ 48-12-60-89) застосовується для заповнення компенсаційних зазорів між
холодильниками й вуглеграфітовою або алюмосилікатною вогнетривкою кладкою
доменної печі, між вуглецевими блоками. Між вуглецевими й алюмосилікатними
блоками горна й лещаді, як наповнювач вогнетривкого бетону, застосовуваного для
заливання днища лещаді доменних печей, і для футеровки феросплавних і інших
електротермічних агрегатів. Властивості наведено в таблиці 8. Властивості вугільних
матеріалів, виробництва ВАТ «Укрграфіт»[6],
що використовуються в чорній та кольоровій металургії, наведено в таблицях 9-14
та додатку Б.
Таблиця 8 - Якісні характеристики
холоднонабивної теплопровідної маси
Показник
|
Марка А
|
Марка Б
|
Марка С
|
Марка АТ з підвищеною теплопровідністю
|
Удавана густина невипаленої маси, г/cм3, не
менше
|
1,58
|
-
|
1,56
|
1,60
|
Міцність при стисканні, МПа, не менше
|
7,8
|
|
19,6
|
6,0
|
Теплопровідність необпаленої маси, Вт/(м×К)
|
10,0
|
8,0
|
-
|
15,0
|
Таблиця 9 - Блоки вуглеродні,
призначені для футеровки домених і інших типів металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
ДБУ
|
ДБУ-А
|
ДБУ-Б
|
ДБУ-А(М)
|
Густина об’ємна, г/см3
|
1.56
|
1.58
|
1.63
|
1.66
|
Густина дійсна, г/см3
|
1.89
|
1.92
|
1.93
|
Пористість загальна, %
|
18
|
18
|
14
|
14
|
Пористість відкрита, %
|
15
|
15
|
10
|
11
|
Межа міцності на стискання , МПа
|
55
|
36
|
65
|
50
|
Зольність, %
|
4.0
|
2.0
|
4.0
|
2.3
|
Температурний коефіцієнт лінійного розширення,
(20-520)0C10-6 •1/0С
|
2.6
|
2.1
|
2.6
|
2.5
|
Коефіцієнт теплопровідності при 200 °С,
Вт/(м•К)
|
8
|
15
|
9
|
17
|
(Зазначені величини представлені як
середні значення якості продукції.) ДБУ - вуглецеві блоки призначені для
футеровки подин (лещадей) і металоприємників (горнів) металургійних печей;
ДБУ-А - високотеплопровідні блоки, призначені для футеровки зовнішніх кільцевих
поясів металоприймачів (горнів) металургійних печей; ДБУ-Б - малопористі блоки
призначені для футеровки внутрішніх кільцевих поясів металоприймачів (горнів)
металургійних печей; ДБУ-А (М) - високотеплопровідні дрібнопористі блоки
призначені для футеровки металоприймачів (горнів) металургійних печей.
Таблиця 10 - Блоки графітовані,
призначені для футеровки лещадей доменних і інших типів металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
БГ
|
БГ (У)
|
Густина об’ємна, г/см3
|
1.60
|
1.73
|
Густина дійсна, г/см3
|
2.24
|
2.22
|
Пористість відкрита, %
|
28
|
22
|
Межа міцності на стискання, МПа
|
20
|
30
|
Межа міцності на вигин, МПа
|
8
|
15
|
Зольність, %
|
0.3
|
0.3
|
Температурний коефіцієнт лінійного розширення,
10-6 •1/0С, в межах температур (20-520)0C
|
2.5
|
2.5
|
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м•К) при
2000C
|
120
|
150
|
Таблиця 11 - Маса вуглецева
холоднонабивна призначена для заповнення компенсаційних зазорів у футеровці
доменних і інших типів металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
МХТД
|
МХД
|
Густина об’ємна, г/см3
|
1650
|
1600
|
Межа міцності на стискання, МПа
|
27
|
25
|
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м•К) при 200 °С
|
9
|
8
|
Таблиця 12 - Маса вуглецева тверда
призначена для заповнення компенсаційних зазорів у футеровці доменних і типів
металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Межа міцності на стискання, МПа
|
38
|
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м•К), при 100°С
|
9
|
Вихід летючих, %
|
11
|
Таблиця 13 - Блоки подові,
призначені для футеровки подин алюмінієвих електролізерів
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
ПБ3
|
ПБ5
|
ПБ7
|
Вміст графіту, %
|
30
|
50
|
70
|
Густина дійсна, г/см3
|
1.93
|
1.98
|
2.03
|
Густина об'ємна, г/см3
|
1.56
|
1.59
|
1.62
|
Пористість загальна, %
|
19
|
20
|
20
|
Пористість відкрита, %
|
16
|
16
|
17
|
Питомий електроопір, мкОм•м
|
31
|
25
|
19
|
Коефіцієнт теплопровідності при 20 оС,
Вт/(м•К)
|
12
|
15
|
20
|
Міцність на стискання, МПа
|
36
|
43
|
45
|
Міцність на вигин, МПа
|
12
|
13
|
15
|
Модуль пружності (Юнга), ГПа
|
7
|
8
|
9
|
Відносне подовження по Раппопорту в
кріоліт-глиноземному розплаві*, %
|
0.6
|
0.5
|
0.4
|
Температурний коефіцієнт лінійного розширення,
10-6•1/0С в межах температур (20-520)0С
|
2.2
|
2.6
|
3.0
|
Вміст золи, %
|
2.0
|
1.5
|
1.3
|
*- перпендикулярно напрямку
екструзії. Зазначені величини представлені як середні значення якості
продукції.
Таблиця 14 - Аноди та и бруси
графітовані, призначені для магнієвої промисловості
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
БВ
|
БН
|
Питомий електроопір, мкОм•м
|
6.5
|
5.5
|
Межа міцності на стискання, МПа
|
25
|
29
|
Межа міцності на вигин, МПа
|
12
|
15
|
Густина об’ємна, г/см3
|
1.65
|
1.74
|
Густина дійсна, г/см3
|
2.24
|
2.26
|
Пористість загальна, %
|
26
|
23
|
Пористість відкрита, %
|
22
|
16
|
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м•К), при
2000C
|
130
|
180
|
Температурний коефіцієнт 10-6 •1/0С лінійного
розширення, в межах температур (20-520)0C
|
2.3
|
2.4
|
Зольність,%
|
0.3
|
0.3
|
Карбідкремнієві (карборундові) вогнетриви
Виготовляються з карбіду кремнію
(карборунду) з добавками і містять від 20-35 до 70-98% Si. Вогнетривкі вироби з
карбіду кремнію розрізняються по способі зв'язування зерен карбіду кремнію по
типу зв’язувача на:
кремнеземистому зв’язувачі ( що утворюється
при окислюванні карбіду),
нітридному (Si3N4),
оксинітридному (Si2ON2),
алюмосилікатному, а також,
рекристалізовані, самозв'язані й ін.
Виробу формують на пресах або іншому
способі з порошкоподібних сумішей, що містять карбід кремнію, і випалюють при
(1300-1550)°С (деякі види - при (2000-2200)°С).
Характерні властивості вогнетривких
виробів: висока теплопровідність (7-17Вт/(м ∙К) при 800°С) і пов'язана із
цим хороша термостійкість; стійкість проти деформації при високих температурах.
При (1300-1500)°С у окисному середовищі карбідкремниєві вогнетривкі вироби й
матеріали поступово окислюються, особливо при надлишку кисню та у присутності
водяної пари. Карбідкремниєві вогнетривкі вироби застосовуються у
рекуператорах, муфельних печах, агрегатах кольорової металургії, етажерках
тунельних вагонеток при випалі порцеляни й кераміки, котельних топках.
ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ
Теплоізоляційними називають
матеріали, що застосовуються в будівництві житлових і промислових будинків,
теплових агрегатів і трубопроводів з метою зменшити теплові втрати в навколишнє
середовище. Теплоізоляційні матеріали характеризуються пористою будовою й, як
наслідок цього, малою густиною (не більше 600 кг/м3) і низкою теплопровідністю
(не більше 0,18 Вт/(м∙К). Використання теплоізоляційних матеріалів
дозволяє скоротити втрати теплоти з поверхні агрегатів і трубопроводів.
Теплоізоляційні матеріали
класифікують по виду основної сировини, формі й зовнішньому вигляду, структурі,
густині, твердості й теплопровідності. Теплоізоляційні матеріали по виду
основної сировини підрозділяються на:
неорганічні, виготовлені на основі
різних видів мінеральної сировини (гірських порід, шлаків, скла, азбесту);
органічні, сировиною для виробництва
яких служать природні органічні матеріали (торф'яні, дерев’яноволокнисті);
матеріали із пластичних мас.
За формою й зовнішнім виглядом
розрізняють теплоізоляційні матеріали:
штучні тверді (плити, шкарлупи,
сегменти, цегли, циліндри);
гнучкі (мати, шнури, джгути);
пухкі й сипучі (вата, перлітовий
пісок, вермикуліт).
За структурою теплоізоляційні
матеріали класифікують на:
волокнисті (мінераловатні,
скловолокнисті),
зернисті (перлітові, вермикулітові),
ніздрюваті (виробу з ніздрюватих
бетонів, піноскло).
За щільністю теплоізоляційні
матеріали ділять на марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225,
250, 300, 350, 400, 450, 500, 600.
Залежно від твердості (відносної
деформації) виділяють:
матеріали м'які (М) - мінеральна й
скляна вата, вата з каолінового й базальтового волокна,
напівтверді (П) - плити зі шпательного
скловолокна на синтетичному з’вязувачі та ін.,
тверді (Ж) - плити з мінеральної
вати на синтетичному з’вязувачі,
підвищеній твердості (ПЖ),
тверді (Т).
По теплопровідності теплоізоляційні
матеріали розділяються на класи:
А - низької теплопровідності до 0,06
Вт/(м∙К),
Б - середньої теплопровідності - від
0,06 Вт/(м∙К) до 0,115 Вт/(м∙К),
В - підвищеної теплопровідності -
від 0,115 Вт/(м∙К)до 0,175 Вт/(м∙К).
По призначенню теплоізоляційні
матеріали бувають:
теплоізоляційно-будівельні (для
утеплення будівельних конструкцій)
теплоізоляційно-монтажні (для
теплової ізоляції промислового устаткування й трубопроводів).
Органічні теплоізоляційні матеріали
Органічні теплоізоляційні матеріали
залежно від природи вихідної сировини можна умовно розділити на два види:
матеріали на основі природної органічної сировини (деревина, відходи
деревообробки, торф, однолітні рослини, вовна тварин і т.д.), матеріали на
основі синтетичних смол, так звані теплоізоляційні пластмаси.
Теплоізоляційні матеріали з
органічної сировини можуть бути твердими й гнучкими. До твердого відносять
деревостружкові, дерев’яноволокнисті, фібролітові, арболітові, комишитові й
торф'яні, до гнучких - будівельний повсть і гофрований картон. Ці
теплоізоляційні матеріали відрізняються низкою водо- і біостійкістю.
Деревоволокнисті плити випускають
довжиною 1200-2700 мм, шириною 1200-1700 мм і товщиною (8-25) мм. По густині їх
ділять на ізоляційні (150-250 кг/м3) і ізоляційно-оздоблювальні (250-350
кг/м3). Теплопровідність ізоляційних плит (0,047-0,07) Вт/(м∙К), а
ізоляційно-оздоблюваних - (0,07-0,08) Вт/(м∙К). Межа міцності плит при
вигині становить (0,4-2) МПа.
Арболіт виготовляють із суміші
цементу, органічних заповнювачів, хімічних добавок і води. Як органічні
заповнювачі використовують дроблені відходи деревних порід, січку очерету, та
т.п.
Теплоізоляційні матеріали із
пластмас. В останні роки створена досить велика група нових теплоізоляційних
матеріалів із пластмас. Сировиною для їхнього виготовлення служать
термопластичні (полістирольні; поливінілхлоридні, поліуретанові) і
термореактивні (мочевино - формальдегідні) смоли, газоутворюючі й речовини, що
спінюються, наповнювачі, пластифікатори, барвники й ін.
Залежно від структури
теплоізоляційні пластмаси можуть бути розділені на дві групи: пінопласти й
поропласти. Пінополістирол випускають марки ПСБС у вигляді плит розміром
1000х500х100 мм і густиною (25-40) кг/м3. Цей матеріал має теплопровідність
0,05 Вт/(м∙К), максимальна температура його застосування 70 °С.
Стільникопласти - теплоізоляційні матеріали з чарунками, що нагадують форму
бджолиних стільник. Стільникопласти виготовляють у вигляді плит довжиною
(1,0-1,5)м, шириною (550 - 650) мм і товщиною (300 - 350) мм. Їхня густина
(30-100) кг/м3, теплопровідність (0,046-0,058) Вт/(м∙К), міцність при стисканні
(0,3-4, 0) МПа.
Неорганічні теплоізоляційні
матеріали
До неорганічних теплоізоляційних
матеріалів відносять мінеральну вату, скляне волокно, піноскло, спучені перліт
і вермикуліт, ніздрюваті бетони , і ін. Властивості виробів із вермікуліту та
перліту наведено в таблицях 15 і 16, відповідно та додатку В.
Мінеральна вата й вироби з неї.
Мінеральна вата - волокнистий теплоізоляційний матеріал, одержуваний із
силікатних розплавів. Сировиною для її виробництва служать гірські породи
(вапняки, мергелі, діорити й др.), відходи металургійної промисловості (доменні
й паливні шлаки) і промисловості будівельних матеріалів (бій глиняної й
силікатної цегли).
Мінеральна вата це пухкий матеріал,
що складається з найтонших переплетених мінеральних волокон і невеликої
кількості склоподібних включень (кульок, циліндриків і ін.).
Залежно від густини мінеральна вата
підрозділяється на марки 75, 100, 125 і 150. Вона вогнестійка, не гниє,
малогігроскопічна й має низьку теплопровідність (0,04 - 0,05) Вт /(м∙К).
Скляна вата й вироби з неї. Скляна
вата це матеріал, що складається з безладно розташованих скляних волокон,
отриманих з розплавленої сировини. Сировиною для виробництва скловати служить
сировинна шахта для варіння скла (кварцовий пісок, кальцинована сода й сульфат
натрію) або скляний бій.
Скляне волокно значно більшої
довжини, ніж волокна мінеральної вати й відрізняється більшою хімічною
стійкістю й міцністю. Щільність скляної вати (75-125) кг/м3, теплопровідність
(0,04- 0,052) Вт/(м∙К), гранична температура застосування скляної вати
450°С. Зі скловолокна виробляють мати, плити, смуги й інші вироби, у тім числі
ткані.
Таблиця 15 - Фізико-хімічні
властивості вермікуліту
Найменування показника
|
Типові значення
|
Температура використання, °С
|
От -260 до +1100
|
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м∙К)
при 25°С
|
0,6
|
при 325°С
|
0,130
|
Об’ємна маса, не більше, кг/см3
|
150
|
Таблиця 16 - Фізико-хімічні
властивості перліту
Найменування показника
|
Показники для цегли
|
Розмір, Марка
|
450
|
550
|
Розмір мм´мм´мм
|
250x123x65
|
250x123x65
|
Густина, кг/м3
|
400 - 499
|
500 - 599
|
Теплопровідність, Вт/(м∙К)
|
0,105-0,137
|
0,135-0,176
|
Міцність на стискання, не більше, МПа
|
1,0 - 1,5
|
1,5 - 2,0
|
Лінійна температурна усадка, % при
температурі900°С
|
2
|
2
|
Алюмінієва фольга (альфоль) -
теплоізоляційний матеріал, що являє собою стрічку гофрованого паперу з
наклеєної на гребені гофрованою алюмінієвою фольгою. Даний вид
теплоізоляційного матеріалу в відмінність від будь-якого пористого матеріалу
поєднує низьку теплопровідність повітря, укладеного між аркушами алюмінієвої
фольги, з високою віддзеркалювальною здатністю самої поверхні алюмінієвої
фольги. Алюмінієву фольгу для цілей теплоізоляції випускають у рулонах шириною
до 100 мм, товщиною (0,005- 0,03) мм.
Оптимальна товщина повітряного
прошарку між шарами фольги повинна бути (8- 10) мм, а кількість шарів повинне
бути не менш трьох. Густина такої шарової конструкції з алюмінієвої фольги
(6-9) кг/м3, теплопровідність - (0,03 - 0,08) Вт/(м∙К). Алюмінієву фольгу
вживають як віддзеркалюючу ізоляцію в теплоізоляційних шарових конструкціях
будинків і споруджень, а також для теплоізоляції поверхонь промислового
устаткування й трубопроводів при температурі 300°С.
Властивості волокнистих
теплоізоляторів
Високотемпературна волокниста
ізоляція (температура застосування до 1450°С), виробництва ВАТ «Северский
комбинат», застосовуються у всіх галузях промисловості: від побутових газових і
електропечей, холодильників до потужних теплових агрегатів у металургії,
машинобудуванні та енергетиці. Матеріали екологічно чисті, їхнє застосування
забезпечує легкість конструкції і прекрасні теплоізоляційні характеристики.
Фізико-хімічні властивості наведено в таблиці 17.
Таблиця 17 - Технічна характеристика
волокнистих матеріалів і виробів[4]
Найменування параметру
|
Норма для марок
|
|
Рулон МКРР-130
|
Войлок МКРВ-200
|
Фетр МКРФ-100
|
Плита ШПГТ-450
|
Плита МКРПГ-400
|
Плита МКРП-340
|
Картон МКРК -500
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
ГОСТ або ТУ
|
23619-79
|
23619-79
|
23619-79
|
ТУУ 322-7-00-19053-065-96
|
23619-79
|
23619-79
|
Масова частка на прожарену речовину, %: А12О3,
не менше
|
51
|
50
|
50
|
40
|
40
|
50
|
45
|
Удавана густина кг/м3,не більше
|
130
|
200
|
100
|
450
|
400
|
340
|
500
|
Температура застосування,°С
|
1150
|
1150
|
1150
|
1250
|
1250
|
1150
|
1150
|
Теплопровідність при середній температурі
600°С, Вт/(м.К), не більше
|
-
|
-
|
-
|
0,28
|
0,28
|
0,23
|
0,16
|
Межа міцності при вигин, Н/мм2 (МПА), не менше
|
-
|
-
|
-
|
0,4
|
0,25
|
-
|
0,40
|
Довжина, мм Ширина, мм Товщина, мм
|
(5000-15000) (600-1300) (20-30)
|
500 500 100
|
(500-700) (400-500) 40
|
Технічні характеристики
муліткремнеземної теплоізоляційної вати та залежність теплопровідності від
температури наведено у таблицях 18 -19.
Таблиця 18 - Технічні характеристики
теплоізоляційної вати
Марка МКРР-130 МКРЦ-140 Зв’язуюча
речовина органічне, неорганічне Густина,
не більше, кг / м3 130 140 Температура
застосування, максимальна, ° С 1260 1350 Температура
довготривалого застосування, °С 1150 1200 Втрата
маси при 1000 °С, не більше, % 0.6 0.6 Теплопровідність
при 600 °С, не більше, Вт/ (м∙К) 0.18 0.18 Теплоємність
при 1000 °С, кДж / ( кг∙ К ) 1.047 1.047 Діаметр
волокна не більше, мкм 4 4 Хімічний
склад, % AI2O3,
в межах 51-55 48-52 ZrO2,
не більше - 2-4 (Al2O3+SiO2),
не менше 97 97 Fe2O3,
не більше 0.2 0.2 У відновлюючому середовищі
теплоізоляційні властивості знижуються.
|
Таблиця 19 - Теплопровідність
теплоізоляційної вати
|
Температура, ° С 200 400 600 800 1000 1200 Теплопровідність,
Вт/(м ×К) 0,08 0,12 0,18
0,29 0,47 0,79
|
Властивості теплоізоляційних
матеріалів, що використовується переважно в енергетиці наведено в таблиці 20.
Таблиця 20 - Властивості
теплоізоляційних матеріалів
Вид матеріалу
|
Матеріал
|
Область застосування
|
Властивості
|
|
|
|
Густина кг/м3
|
Температура, межі використання, t, °С
|
|
|
|
|
t, °С
|
l, Вт/(м∙К)
|
|
ЧЕРНОВИЦЬКИЙ ЗАВОД ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
"РОТІС"[9]
|
Мати прошивні безобкладинкові МТПБа ТУ 21 УССР
356-83
|
супертонке базальтове волокно, прошите
склониткою
|
- теплоізоляція трубопроводів; - теплоізоляція
промислових агрегатів та обладнання. - теплоізоляція котлів, котельних та ін.
|
не більше 45
|
25 125 300
|
не більше 0,033 0,047 0,078
|
750
|
Мати прошивні в обкладинці із склотканини МТПМ
ТУ 21 УССР 356-83
|
надтонке базальтове волокно, прошите
склониткою в оболонці з обох сторін із склотканини (кремнеземної тканини)
|
- теплоізоляція труб, трубопроводів, -
теплоізоляція промислових агрегатів, арматури та обладнання. - теплоізоляція
котлів, котельних та ін. - теплоізоляція труб, агрегатів і конструкцій в
атомній енергетиці
|
не більше 50
|
25 125 300
|
не більше 1,5 0,033 0,047
|
450; 700
|
Плити негорючі теплоізоляційні базальтові ПНТБ
ТУУ В2.7 -00294349.056-2000
|
надтонке і тонке базальтове волокно Зв’язував
- бентонітова глина
|
Ізоляція котлів, котельних, резервуарів з
холодною та гарячою водою.
|
150 200 250
|
25 125 300
|
не більше 0,041 0,066 0,081
|
900
|
Плити жорсткі теплоізоляційні базальтові ПЖТЗ
ТУ 88 України 023.011-93
|
надтонке базальтове волокно Зв’язував -
бентонітова глина
|
Ізоляція котлів, котельних, резервуарів з
холодною та гарячою водою
|
270
|
25 125 300
|
не більше 0,042 0,055 0,083
|
900
|
Стрічки прошивні в обкладинці із склотканини
ПДТС ТУУ 88 023.015-94
|
надтонке базальтове волокно в обкладинці з
обох сторін із склотканин і прошиваються склониткою
|
Теплоізоляція труб, трубопроводів холодною та
гарячою водою зовнішня. Теплоізоляція труб, малих діаметрів внутрішня.
Теплова ізоляція промислового обладнання
|
1650-4300
|
25 125 300
|
не більше 0,033 0,047 0,078
|
450
|
Картон базальтовий теплозвукоізоляційний
(м’який) ТК-4 ТУУ 88. 023. 018-95
|
базальтове надтонке волокно та
полівинілацетатний звя’зувач
|
Котли автономного опалення, водогрійні,
низького тиску; Електро-, газо- вакуумні і індукційні печі різного
призначення; Ізоляція вентиляційних каналів та воздуховодів, всіх трубо- і
паропроводів; Теплоізоляція промислових установок, сушильних камер, котелень.
Теплоізоляція промислового обладнання і побутових приладів. Теплоізоляція
циліндрів енергетичних турбін, сушильних шаф, камер.
|
90
|
25 125 300
|
не більше 0,033 0,047 0,071
|
750
|
Картон базальтовий теплозвукоізоляційний
(жорсткий) ТК-1 ТУУ 88. 023. 018-95
|
базальтове надтонке волокно, зв’язувач
бентонітова глина
|
-«-
|
270
|
25 125 300
|
не більше 0,042 0,055 0,083
|
750
|
Шнур базальтовий теплоізоляційний БТШ ТУ У 88
023. 017-94
|
серцевини із базальтового надтонкого волокна
|
Ізоляція труб и трубопроводів. ізоляція
промислових агрегатів і обладнання Теплова ізоляція промислового обладнання
та ін.
|
120-140
|
25 125 300
|
не більше 0,055 0,081 0,014
|
700
|
Вермікулітові плити
|
спучений вермикуліт з використанням
неорганічного силікатного зв’язувача та жаростійких добавок
|
- кольорова металургія - футеровка катодних
блоків електролізерів, індукційних печей, печей очистки, плавильного
обладнання, ковшів, розливочних желобів, тощо; - променергетика (обладнання
для теплообогріву, всі типи котельного обладнання, рекуператори,
газоходи,повітряпроводи) - чорна металургія - коксові печі, воздухонагрівники,
газоходи, рекуператори, мартенівські печі, процеси розливки металу.
|
600
|
20 350 600 800
|
0,1-0,11 0,14-0,16 0,19 0,23
|
1100
|
НТПО Кодра [10]
|
Мулітокремнеземний войлок МКРВ-200
|
Войлок із волокон муліто-кремнеземистого
складу
|
Теплоізоляційна оболонка на литійних формах та
ізложицях. З’ємні тепло-ізоляційні ковдри для парових и газових турбин
|
не більше 200
|
25 300 600
|
0,039 0,127 0,147
|
1150
|
|
|
Гнучка ізоляція труб з високими температурами;
Тимчасовий ремонт зводів и стін печей. Вогнезахист, ізоляція печних дверей.
|
|
|
|
|
Мулітокремнеземні плити теплоізоляційні
МКРП-340.
|
вогнетривкого волокна муліто-кремнеземис-того
складу
|
-Теплоізоляція термічних, нагрівальних печей
всіх типів; колпакових печах та печах реформінгу, каталізу і
повітронагрівачів; - В тепло-енергетиці для футеровки котлів та печах
газового нагріву, - В якості термокомпенса-торних швів.
|
340
|
600
|
0,23
|
1150
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Горлов
Ю.П., Еремин Н.Ф., Седунов Б.У. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы.
Учебное пособие. - М., Стройиздат, - 1976, 192 с.
2. Інтернет
- сторінка www.niiterm.com
. Панов
Е.Н., Кононов М.П., Богомолов А.Н., Каравайный А.А., Васильченко Г.Н. Тепловые
характеристики изделий для футеровки и теплоизоляции алюминиевых
электролизеров// Новые огнеупоры. - 2004. -№ 8. -С. 29-32.
4. Інтернет - сторінка
<#"788038.files/image002.gif">
Рисунок А1 - Теплопровідність
шамоту-вогнетриву
Рисунок А2 - Теплоємність
шамоту-вогнетриву
Рисунок А3 - Теплопровідність шамоту
вогнетриву, навуглероженого внаслідок тривалої експлуатації
Рисунок А4 - Теплоємність шамоту
вогнетриву, навуглероженого внаслідок тривалої експлуатації
ДОДАТОК Б
Властивості вугільних блоків для
футеровки алюмінієвих електролізерів
Рисунок Б1 - Теплопровідність
вугільних блоків
Рисунок Б2 - Теплоємність вугільних
блоків
Рисунок Б3 - Питомий електроопір
вугільних блоків
ДОДАТОК В
вогнетриви перліт
теплоізоляційний вата
Властивості теплоізоляційних
матеріалів
Рисунок В 1 - Теплопровідність
вермікуліту, густиною 1025 кг/м3
Рисунок В 2 - Теплопровідність
базальтового волокна, густиною 260,5 кг/м3
Рисунок В 3 - Теплопровідність
перліту, густиною 324,7 кг/м3
Густина: ряд 1 - 570 кг/м3, ряд 2 -
360 кг/м3, ряд 260 - кг/м3
Рисунок В 4 - Теплопровідність
муліт-кремнеземного волокна